<1,故B正确;C项,根据图像可知,当溶液pH增大时,NH3·H2O浓度逐渐增大,则NH4+的浓度逐渐减小,而HCO3-浓度先增大后减小,故C错误;D项,Kh(HCO3-)=
,如图常温下当pH=6.5时,c(HCO3-)=c(H2CO3),c(OH-)=Kw/c(H+)=10-14/10-6.5=10-7.5=
×10-8,将数据代入上式得:
Kh(HCO3-)=
×10-8,常温下水解平衡常数Kh(HCO3-)的数量级为10-8,故D错误。
综上分析,符合题意的选项为B。
点睛:
本题结合图像考查了离子浓度大小比较、盐类的水解原理等知识,明确图像曲线变化的含义是解题关键,注意掌握电荷守恒、物料守恒、盐的水解原理在判断离子浓度关系中的应用(如B项),结合图像中的特殊点计算K是此种题型中常用的处理方法(如D项根据pH=6.5时对应的离子浓度计算Kh)。
8.化学探究小组设计实验探究某种氮的化合物的制备及性质。
【探究一】下图A为某气体制备装置,图中未画出。
据此回答:
(1)①只用一种试剂制备A中某气体,选取的试剂是____________。
a. NH4HCO3 b. NH4Clc.Ca(OH)2d. NH4NO3
②装置A所用的主要玻璃仪器是____________(填仪器名称)。
(2)从装置A进入装置B的物质在B中被充分吸收,写出B中发生反应的化学方程式_______________________________(写出一个即可)。
【探究二】为探究上述装置中产生的气体性质,该化学探究小组又组装了如下装置,其中C处硬质试管中装有红色粉末铜粉。
用酒精灯加热C 处硬质试管一段时间后,再通入上述实验产生的气体,过一会撤去C 处酒精灯。
据此回答:
(3)若实验过程中发现F 处铜片逐渐溶解。
则:
①D 中观察到的现象是________________________________。
②C 中发生反应的化学方程式为________________________________。
③F 处铜片逐渐溶解的原因是________________________________。
④该装置的不足之处是________________________________。
(4)若实验过程中F 处铜片没有任何变化,D 中无任何现象发生,只观察到C 中粉末在红色和黑色间交替变化。
则C 中发生反应的化学方程式为________________________________。
【答案】
(1).a
(2).试管、酒精灯(3).2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑或2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2(4).D中出现红棕色气体(5).4NH3+5O2
4NO+6H2O(6).从E中出来的气体中含有二氧化氮,二氧化氮与水反应生成硝酸,铜与硝酸反应而逐渐溶解(7).没有尾气吸收装置(8).4NH3+3O2
2N2+6H2O(或2NH3+3CuO
3Cu+N2+3H2O)
【解析】分析:
由已知可得,A中制取的是某种氮的化合物,结合探究二,F处铜片逐渐溶解,说明有硝酸生成,所以气体X中有氨气,B中Na2O2与A中产生的气体反应生成了O2,氨气和氧气在C中铜的催化作用下发生反应生成NO,NO进一步被氧化成NO2。
详解:
(1)①由上述分析可得,气体X中含有氨气和氧气,A中制取的氮的化合物是氨气,则只用一种试剂制备氨气,选取的试剂是NH4HCO3,故选a;②NH4HCO3固体加热分解可以在大试管中进行,故装置A所用的主要玻璃仪器是试管和酒精灯。
(2)NH4HCO3受热分解产生氨气、水和二氧化碳,二氧化碳和过氧化钠反应生成碳酸钠和氧气,水和过氧化钠反应生成氢氧化钠和氧气,所以B中发生反应的化学方程式为:
2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑和2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2。
(3)①C中产生的NO气体很容易被氧气氧化成红棕色的NO2,所以D中会出现红棕色气体;②在C中铜的催化作用下,氨气和氧气发生反应生成NO,化学方程式为:
4NH3+5O2
4NO+6H2O;③从E中出来的气体中含有二氧化氮,二氧化氮与水反应生成硝酸,F中铜与硝酸反应而逐渐溶解;④二氧化氮与水反应生成硝酸和NO,NO有毒,不能直接排放到空气中,需要进行尾气处理,而该装置的设计中没有尾气吸收装置。
(4)若实验过程中F处铜片没有任何变化,D中无任何现象发生,只观察到C中粉末在红色和黑色间交替变化,则C中氨气与氧气在铜催化作用下(或氨气与CuO)发生氧化还原反应,没有生成NO,产物应为氮气等,故反应的方程式为:
4NH3+3O2
2N2+6H2O(或2NH3+3CuO
3Cu+N2+3H2O)。
9.随着科技的进步,合理利用资源、保护环境成为当今社会关注的焦点。
甲胺铅碘(CH3NH3PbI3)可用于全固态钙钛矿敏化太阳能电池的敏化剂,由CH3NH2、PbI2及HI为原料合成,回答下列问题:
(1)制取甲胺的反应为CH3OH(g)+NH3(g)
CH3NH2(g)+H2O(g)△H。
已知该反应中相关化学键的键能数据如下:
共价键
C-O
H-O
N-H
C-N
键能/kJ•mol-1
351
463
393
293
则该反应的△H=________kJ•mol-1
(2)上述反应中所需甲醇工业上利用水煤气合成,反应为CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)△H<0。
在一定条件下,将l mol CO和2mol H2通入密闭容器中进行反应,当改变某一外界条件(温度或压强)时,CH3OH的体积分数φ(CH3OH)变化趋势如图所示:
①平衡时,M点CH3OH的体积分数为10%,则CO的转化率为____________________。
②X轴上a点的数值比b点_______(填“大”或“小”)。
某同学认为上图中Y轴表示温度,你认为他判断的理由是______________________________________。
(3)常温下,已知:
Ksp(PbI2)=4×10-9;已知Ksp(PbCl2)=1.6×10-5,则反应PbCl2(s)+2I-(aq)
PbI2(s)+2Cl-(aq)的平衡常数K=_______________。
(4)分解HI曲线和液相法制备HI反应曲线分别如图1和图2所示:
①反应H2(g)+I2(g)
2HI(g) 的△H_______(填“>”或“<”)0。
②将二氧化硫通入碘水中会发生反应:
SO2+I2+2H2O
3H++HSO4-+2I-,I2+I-
I3-,图2中曲线a、b分别代表的微粒是_______、__________(填微粒符号);由图2 知要提高碘的还原率,除控制温度外,还可以采取的措施是减小___________________________________。
【答案】
(1).-12
(2).25%(3).小(4).随着Y值的增大,c(CH3OH)减小,平衡CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)向逆反应方向进行,故Y为温度(5).4000(6).<(7).2H+(8).I3-(9).减小
的投料比
【解析】分析:
(1)根据“反应热=反应物总键能-生成物总键能”计算;
(2)①可设CO的转化率为α,根据化学方程式及已知数据列三段式计算;②由CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)△H<0可得,增大压强平衡正向移动,升高温度平衡逆向移动;
(3)根据K=
=
计算;
(4)①根据图1,分解HI时HI与H2在平衡时的物质的量随温度的变化,判断温度对平衡移动的影响;②由二氧化硫通入碘水中发生的两个反应可得:
I2过量时,I-减小,I3-增多,且
越大,I-会越小,I3-会越多;H+和HSO4-都不变,且n(H+):
n(HSO4-)=3:
1,再结合图2分析即可。
详解:
(1)设C-H键能为xkJ•mol-1,△H=反应物总键能-生成物总键能=3xkJ•mol-1+351kJ•mol-1+463kJ•mol-1+3×393kJ•mol-1-(3xkJ•mol-1+293kJ•mol-1+2×393kJ•mol-1+2×463kJ•mol-1)=-12kJ•mol-1。
(2)①设CO的转化率为α,CO和H2的初始物质的量分别为lmol、2mol,则CO反应了αmol,由化学方程式列三段式可得:
,因为CH3OH(g)的体积分数=CH3OH(g)的物质的量分数,平衡时,M点CH3OH的体积分数为10%,则
×100%=10%,解得:
α=25%。
②根据图示信息:
X轴上a点的数值比b点小,随着Y值的增加,CH3OH的体积分数φ(CH3OH)减小,平衡“CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)△H<0”向逆反应方向进行,故Y表示温度。
(3)由已知,发生反应PbCl2(s)+2I-(aq)
PbI2(s)+2Cl-(aq)的溶液为PbCl2和PbI2的饱和溶液,所以K=
=
=
=4000。
(4)①由图1可知,平衡时随温度的升高,HI减小,H2增大,则反应2HI(g)
H2(g)+I2(g)正向吸热,说明反应H2(g)+I2(g)
2HI(g)正向放热,故△H<0。
②根据图2,b为从零逐渐增大的离子,a和c始终不变,且a、c物质的量之比为3:
1,则根据SO2+I2+2H2O
3H++HSO4-+2I-,I2+I-
I3-,反应中I3-越来越多,H+和HSO4-始终不变,且n(H+):
n(HSO4-)=3:
1,所以a为H+,b为I3-,由图2知
增大,I3-越多,则I-会越小,所以要提高碘的还原率,除控制温度外,还可以减小
的投料比。
10.某铬铁矿主要成分是FeO·Cr2O3,含有FeCO3、SiO2、Fe3O4等杂质,现由该铬铁矿制备强氧化剂Na2Cr2O7 的流程如下:
已知:
常温下,Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-38,Ksp[Cr(OH)3]=6.3×10-30
回答下列问题:
(1)物质B为______________, 溶液E为____________________。
(2)溶液G中经检测不含H2O2的可能原因是________________________________________。
(3)若步骤Ⅵ调节pH后,c(Cr3+)=6.3mol/L,则pH范围是______________(离子浓度不大于1.0×10-5mol/L即可认为沉淀完全)。
(4)步骤Ⅶ发生的离子方程式为________________________________________。
(5)Na2Cr2O7和Na2SO4的溶解度随温度变化的曲线如下图所示,步骤Ⅷ中操作a为___________、__________________。
(6)若称取mg该铬铁矿,其中FeO·Cr2O3的质量分数为70%,最终制得n gNa2Cr2O7固体,则该过程中Cr元素的转化率为____________________________。
【答案】
(1).Fe3O4
(2).NaHCO3(3).过量的H2O2,被Fe3+催化分解(4).3≤pH<4(5).7H2O+3S2O32-+2Cr3+=6SO42-+Cr2O72-+14H+(6).加热浓缩(7).趁热过滤(8).
×100%
【解析】分析:
注意天然Fe3O4是一种反式尖晶石结构,晶体结构为六方晶系的永久磁石(硬磁体),结构牢固,很难与酸反应。
由已知铬铁矿主要成分结合流程可得,铬铁矿粉酸浸后,所得溶液F中阳离子主要为:
Fe2+和Cr3+,固体A为难溶的SiO2、Fe3O4等杂质;SiO2与NaOH溶液反应生成硅酸钠,硅酸钠与足量CO2反应生成碳酸氢钠和硅酸;溶液F中的Fe2+被H2O2氧化成Fe3+,通过调节pH除去Fe3+;Cr2(SO4)3溶液(H)与Na2S2O8溶液反应得到Na2Cr2O7和Na2SO4的混合溶液,最后经过一系列操作得到固体。
详解:
(1)物质B具有磁性,结合铬铁矿的成分及流程可得,B为Fe3O4;溶液C为硅酸钠溶液,因为通入足量CO2,所以生成E为NaHCO3。
(2)H2O2在催化剂作用下容易分解为水和氧气,因为溶液F中的Fe2+被H2O2氧化成Fe3+,而Fe3+可以作为H2O2分解的催化剂,所以溶液G中不含H2O2。
(3)步骤Ⅵ调节pH的目的是除去Fe3+,留下Cr3+,因为离子浓度不大于1.0×10-5mol/L即可认为沉淀完全,根据常温下,Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-38,Fe3+刚好沉淀完全时:
c(Fe3+)•c3(OH-)=Ksp[Fe(OH)3],即1.0×10-5×c3(OH-)=1.0×10-38,解得:
c(OH-)=10-11,所以c(H+)=Kw/10-11=10-3,则pH=3;根据常温下,Ksp[Cr(OH)3]=6.3×1